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बैटरी और इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री का अध्ययन करता है.यह समझने के लिए कि बैटरियां बहुत सारी क्यों आती हैंविभिन्न आकार और आकृतियाँâऔर कई उद्देश्यों को पूरा करता है-अतीत को देखें, कि बैटरियां कैसे उत्पन्न हुईं और वर्षों में उनका विकास कैसे हुआ।

पहली बैटरियां 1800 के दशक में बनाई गई थीं और वे काफी सरल थीं।पहले प्रदर्शनों में से एक थानमकीन पानी में भिगोई गई धातु डिस्क की श्रृंखला, जिसे इतालवी वैज्ञानिक एलेसेंड्रो वोल्टा ने बनाया पायाविद्युत धारा.पहली लेड-एसिड बैटरी किससे बनी थी?सल्फ्यूरिक एसिड के एक जार में सीसे के कुछ टुकड़े.आधुनिक संस्करण उतने भिन्न नहीं हैं।इनका निर्माण करना आसान है और प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए इनमें विभिन्न योजक होते हैं।

सभी मामलों में, बैटरियां एक ही तरीके से कार्य करती हैं: दो असमान इलेक्ट्रोडों के बीच वोल्टेज का अंतर एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न करता है, जिसे डिवाइस को बिजली देने के लिए डिस्चार्ज किया जा सकता है।रिचार्जेबल बैटरियां फिर से चार्ज करने के लिए इस करंट को उलट सकती हैं।बैटरी के अंदर, विद्युत प्रवाह के साथ एक तरल, इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से आयनों का प्रवाह होता है।

धारा में प्रत्येक इलेक्ट्रॉन का प्रवाह इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से एक आयन के परिवहन के साथ होता है।इलेक्ट्रोड जो अधिक आयनों को संग्रहीत कर सकते हैं, ऐसी बैटरियों का निर्माण करते हैं जो अधिक चार्ज धारण कर सकती हैं और इसलिए एक बार चार्ज करने पर लंबे समय तक चलती हैं।तेजी से आयन भंडारण के लिए इंजीनियर किए गए इलेक्ट्रोड से ऐसी बैटरियां बनती हैं जो उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए तेजी से डिस्चार्ज हो सकती हैं।अंत में, बिना ख़राब हुए कई बार चार्ज और डिस्चार्ज करने में सक्षम होने से बैटरी लंबे जीवनकाल तक चलती है।

लेड-एसिड बैटरियां

लेड-एसिड बैटरी पहली रिचार्जेबल बैटरी थी जिसका आविष्कार 1859 में हुआ थागैस्टन प्लांटे, जिन्होंने अम्लीय घोल में लेड प्लेटों के साथ प्रयोग किया और पाया कि विद्युत धारा के प्रवाह और भंडारण को उलटा किया जा सकता है।

कार को चालू करने के लिए पर्याप्त चार्ज प्रदान करने के लिए लेड-एसिड बैटरी काफी बड़ी होनी चाहिए।इसे ठंडी जलवायु में भी प्रयोग योग्य होना चाहिए और कई वर्षों तक चलना चाहिए।चूंकि इलेक्ट्रोलाइट एक संक्षारक एसिड है, इसलिए लोगों और कार के हिस्सों को किसी भी संभावित नुकसान से बचाने के लिए बाहरी आवरण को सख्त होना पड़ता है।यह सब जानने के बाद, यह समझ में आता है कि आधुनिक लेड-एसिड बैटरियां अवरुद्ध और भारी होती हैं।

क्षारीय बैटरियां

दूसरी ओर, कैलकुलेटर और डिजिटल स्केल जैसे घरेलू उपकरण छोटी बैटरी का उपयोग कर सकते हैं क्योंकि उन्हें बहुत अधिक चार्ज की आवश्यकता नहीं होती है।ये मुख्य रूप से गैर-रिचार्जेबल क्षारीय बैटरियां हैं जिनका उपयोग दशकों से किया जा रहा है।मानकीकृत सेल आकार AAAA, AAA, AA, C और D, साथ ही बटन और सिक्का सेल और कई अन्य हैं।आकार इस बात से संबंधित हैं कि वे कितना चार्ज संग्रहित करते हैं - बैटरी जितनी बड़ी होगी, वह उतना ही अधिक धारण करेगी - और जिन उपकरणों को वे शक्ति प्रदान करते हैं उनके आकार।

कभी-कभी, आपको सामान्य 9-वोल्ट बैटरियों की तरह, आयताकार आकार में बेची जाने वाली क्षारीय बैटरियां मिल सकती हैं, लेकिनबाहरी आवरण खोलेंऔर आप पाएंगे कि वे बस अंदर से एक साथ जुड़ी हुई कुछ बेलनाकार कोशिकाएँ हैं।बेलनाकार बैटरियां इतने लंबे समय से हैं और इतने व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं कि कंपनियों के लिए कुछ भी अलग बनाने का कोई मतलब नहीं है - इसके लिए अपनी विनिर्माण सुविधाओं को बदलने के लिए निवेश की आवश्यकता होगी, कुछ ऐसा जो वे नहीं करना चाहेंगे।

लिथियम आयन बैटरी

निकेल-कैडमियम बैटरियां घरेलू इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए पहली व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली रिचार्जेबल बैटरियां थीं और 20वीं सदी के अंत तक लोकप्रिय थीं।लेकिन उनके अपने नुकसान थे।कैडमियम बहुत विषैला होता है, और बैटरियां "मेमोरी प्रभाव" से पीड़ित हो गईं, जिससे उनका जीवनकाल कम हो गया।

कई दशकों तक, रिचार्जेबल बैटरियों में संभावित उपयोग के लिए लिथियम का अध्ययन किया गया थाअद्वितीय गुणएक हल्की धातु के रूप में जो बहुत अधिक ऊर्जा संग्रहीत करती है।सोनी पहलेलिथियम-आयन बैटरी का व्यावसायीकरण किया1991 में.

कंपनी ने बेलनाकार कोशिकाएँ बनाईं क्योंकि इन्हें बनाना सबसे आसान था।1990 के दशक में, सोनी बहुत सारे कैमकोर्डर और टेप बना रहा था, और इस प्रकार उसके पास बहुत सारे उपकरण थेरोल-टू-रोल विनिर्माण.बैटरी इलेक्ट्रोड के रोल बनाने के लिए इस उपकरण का पुन: उपयोग करना स्वाभाविक था, जो तांबे या एल्यूमीनियम की शीट पर फिल्म कास्टिंग करके और फिर उन्हें "जेली रोल" सिलेंडर में रोल करके बनाया जाता है।

इनका मोटा आवरणबेलनाकार कोशिकाएँयांत्रिक रूप से मजबूत है, और सुरक्षा की एक और परत जोड़ने के लिए उनमें एक दबाव राहत वाल्व है।बहुत जल्दी, इन शुरुआती लिथियम-आयन कोशिकाओं ने पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स बाजार पर कब्जा कर लिया, खासकर लैपटॉप और सेलफोन के लिए, क्योंकि वे निकल-कैडमियम रिचार्जेबल बैटरी की तुलना में अधिक ऊर्जा संग्रहीत करते थे और लंबे समय तक चलते थे।

बैटरी को आकार देने वाले कारक

बैटरियां लागत और विनिर्माण क्षमता के कारणों से कुछ निश्चित आकारों और आकृतियों में बनाई जाती हैं, लेकिन अन्य मामलों में पुरानी विनिर्माण प्रक्रियाओं के कारण।बाजार की मांग भी एक भूमिका निभाती है।

उदाहरण के लिए, जब तक टेस्ला ने अन्य ईवी निर्माताओं द्वारा उपयोग की जाने वाली आयताकार थैली या प्रिज्मीय कोशिकाओं के बजाय बेलनाकार लिथियम-आयन बैटरी कोशिकाओं का उपयोग करके कारें बनाना शुरू नहीं किया, तब तक इलेक्ट्रिक वाहनों का चलन शुरू नहीं हुआ।थैली और प्रिज्मीय कोशिकाओं को एक साथ बारीकी से पैक किया जा सकता है, लेकिन क्योंकि बेलनाकार कोशिकाएं थींपहले से ही बड़े पैमाने पर उत्पादन किया जा रहा हैपोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए, टेस्ला 2010 के दशक में कम लागत वाली ईवी बनाने में सक्षम था।

भविष्य में बैटरियां क्या आकार और आकार लेंगी, यह न केवल इस पर निर्भर करता है कि वे कितनी ऊर्जा संग्रहित करती हैं, बल्कि बाजार की अर्थव्यवस्था पर भी निर्भर करती है - प्रत्येक प्रकार की सेल बनाना कितना आसान है, उन्हें बनाने में कितना खर्च होता है और वे क्या हैंके लिए इस्तेमाल होता है।और वे कारक नवीनता और इतिहास का मिश्रण हैं।

यह आलेख से पुनः प्रकाशित किया गया हैबातचीतक्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत।को पढ़िएमूल लेख.